人類文明升級的能量來自哪裡，需要建設戴森球，依賴太陽輻射嗎？

本文基於回答網友問題，見截圖：

戴森球理論是曾任愛因斯坦助手的美國物理學家、數學家弗里曼·戴森創立的一個理論。他認爲任何宇宙文明體在文明發展過程中，能量是最重要的催化劑。當科技文明發展到一定階段時，單純依靠母行星的能源就無法實現文明提升了，這時只有最大限度的攫取恆星能量才能夠繼續提升文明層次。

簡單地說，就是建設一個巨大的球殼，將文明所依賴的恆星包裹起來，將恆星輻射能量全部或絕大部分收集起來，不讓其白白浪費到太空中，這樣才能夠獲得文明升級所需的能量。後來，人們把這種包裹太陽的球體叫戴森球。

這個理論與前蘇聯科學家卡爾達舍夫提出的宇宙三級文明理論遙相呼應。他將宇宙文明劃分爲三個等級，且衡量這些文明程度的標誌就是文明體所能控制和消耗的能量：一級文明能夠控制和利用的總能量，必須達到恆星輻射到母行星的全部能量；二級文明能夠控制和利用的總能量，必須達到母恆星輻射的全部能量；三級文明能夠控制和利用的總能量，必須達到自己母星系的全部輻射能量。

由此可以看出，三級文明理論對不同等級文明控制利用的能量總量是一個動態指標，不同的恆星系統要求是不一樣的。套用到地球人類文明，達到不同層次的文明，控制利用能量的能力與太陽輻射能量和銀河系輻射能量相對應。

太陽輻射的總能量約爲4*10^26J/s（4乘以10的26次方焦耳/秒）；這些能量源源不斷的向太空輻射，地球能夠接收到的能量只佔其22億分之一，約爲1.8*10^17J/s；銀河系的總輻射能量約爲太陽的1000億倍，就是4*10^37J/s。

因此，作爲人類要達到宇宙一級文明標準，就是能夠控制利用相當於太陽輻射到地球的總能量，達到二級文明就是能夠控制利用相當於太陽輻射的總能量，達到三級文明就是能夠控制利用相當於整個銀河系的總輻射能量。

根據人類目前能夠控制和利用的能量總量，據科學家測算，人類現在使用的能量總量約2*10^13J/s，文明層次還只達到0.73級。要達到一級文明層次，還需要在現有基礎上增加數千倍的消耗使用量。而地球化學能源已經出現枯竭跡象，如何能夠得到實現一級文明所需的巨大能量呢？科學家們普遍認爲，只有攻克可控核聚變。

可控核聚變的燃料是氫的同位素氘和氚，這些元素在地球廣泛存在，每升海水中的氘通過核聚變可以得到約300升汽油的能量，這樣看來，可控核聚變一旦成功進入商業運用，能源就似乎取之不盡用之不竭了。

其實，這是人們對文明升級所需能量的大大低估，即便可控核聚變開發成功，也只能達到升級一級文明所需的能量。科學家們估計，人類升級到一級文明還需要200年左右的努力，能量使用量就會達到現在的數千倍。

而從一級文明升級到二級文明，能量需求量要在現在基礎上至少增加100億倍，在一級文明基礎上增加22億倍，這種恐怖的能量數量可能完全超乎許多人想象。到那個時候，這麼巨大的能量從哪裡來？不光是地球上無法找到，就是把整個太陽系全部星球都當煤球燒掉，或者將它們轉化爲核聚變燃料，也無法達到所需能量之萬一。

因爲整個太陽系除了太陽以外，所有天體，包括八大行星和若干矮行星、數百顆衛星以及所有小天體、碎渣塵埃加起來，才佔整個太陽系質量的0.14%，一顆太陽的質量就佔據了太陽系總質量的99.86%。

因此，只能是攫取太陽能量，才能夠滿足人類升級到二級文明的需求。而太陽總輻射能量，正好是人類達到二級文明層次的標誌。全部攫取太陽能量的方式，目前科學家們想到的最好辦法就是戴森球。

當然，戴森球並非只有密閉的殼體這樣一個選擇，許多科學家對戴森球的形式做了各種各樣的設想，如戴森泡、戴森雲等等，這些我在過去的文章或問答中早就有過詳細闡述，這裡就不展開說了。

不管何種方式的戴森球，都是約在地球軌道附近，也就是以太陽爲核心，建造一個半徑約1.5~2億公里的球狀包圍圈，將陽光擋住，讓得到的太陽輻射面積達到或接近地球的22億倍，然後通過戴森球殼體上的設施通過核聚變轉化爲可用能量。這樣就相當於得到太陽全部或絕大部分輻射能量，才能夠滿足二級文明的升級需求。

有科學家估算，人類要實現二級文明還需要努力5000年。也就是說，戴森球建設要在5000年內完成，人類才能夠獲得升級到二級文明所需的能量。可能有朋友要問，爲什麼人類文明升級需要這麼大的能量呢？

有些問題我們現在還不好理解，就像古人無法理解我們現在的能量消耗一樣。據有關資料分析統計，現代能量消耗是早期農業社會的2300倍。我不敢說這個統計很精準，但至少可以說明每種文明對能量的需求完全不是一個數量級。

根據卡爾達舍夫文明等級的設想，達到一級文明層次，就再也不懼怕任何來自母行星的威脅，作爲人類文明就是不懼怕來自地球的任何災害，包括任何的氣候和地質災難，什麼火山爆發、地震、海嘯都是小菜一碟了。

而在現在基礎上還需要數千倍的能量消耗，主要將用於應對和控制氣候、地質活動、大規模太空活動、人工智能等工業活動、不斷更新升級的全球交通系統、完備的通訊網絡系統、人類健康和長壽的研究和普及、意識上傳和轉移的研究等等。

人類一級文明的活動範圍將遍佈太陽系，在太陽系其他行星或衛星上進行殖民，讓人類這筐雞蛋分別存放於幾個星球的籃子裡，以防止無法應對的天災到來時遭到滅種打擊。實現這級文明的能量主要依賴可控核聚變和太陽能技術。

達到二級文明層次，人類就再也不懼怕來自太陽系的任何災害，包括太陽爆發、小行星撞擊等現在無法抗拒的天災。而能量主要利用在人類更現代化社會升級需要，包括人類本身的健康長壽和存在形式的升級，如以意識方式存在等等，以及用於抵禦各種巨大天災和星際旅行需要。

這一級文明的活動範圍將達到太陽系周邊恆星系統，也就是飛出太陽系，殖民外恆星系統。而太陽系以內，由於建設戴森球已經分解了所有行星乃至碎塊塵埃，太陽系已經空空如也，只剩下一顆太陽和一個巨大的球形殼體。除了到太陽系以外探索和殖民，所有剩餘人類都生活在依附戴森球而建的太空城裡，過着我們今天無法理解的新生活。

實現這級文明的能量就是太陽能量，這種能量已經不是我們今天理解的太陽能收集轉化裝置得到的能量，而是直接將太陽輻射通過戴森球上的裝置，轉化爲核聚變能量。太空船就利用這種能量飛往遙遠的星際，而生活在戴森球上的人們，也依靠這些能量完成製造和消費。

其實，這種認識是錯誤的，或者說至少是不準確的，這是對太陽能量太低估的認識。因爲人類在太陽系以內是無法獲取到比太陽能量更巨大的能量的，因此不管是建設戴森球或者其他什麼工程有多艱難，都不可能消耗比太陽能量更大的能量，也就是4*10^26J/s。

這是太陽一秒鐘所輻射的能量。據統計，2021年全球電力消耗總量爲28.466萬億度，太陽這一秒鐘輻射的能量相當於人類現在3903年的用電量，相當於9.6億億噸TNT炸藥的爆炸威力，也就是約7.36萬億顆廣島原子彈同時爆炸的威力。太陽巨大的輻射能量，是人類現階段能量利用總量的20萬億倍。

因此，題主這種擔憂是沒有理由且不必要的。戴森球理論和文明等級理論都建立於上世紀六十年代，得到了科學界廣泛認同，自此以後，天文學家們尋找地外文明，基本上都採用這些理論。如通過巨大的天文望眼鏡巡天掃描，看看有沒有疑似戴森球的恆星存在。不過令人遺憾的是，至今沒有發現這類恆星存在的確切證據。

不過，無論是戴森球理論還是文明等級理論，都是科學家們根據觀測發現以及科學積累得到的一種邏輯推理，也就是一種科學猜想。而宇宙文明是不是真的這樣發展和升級，未來對宇宙文明的研究是不是一直會按照這個思路走，或者會不會出現新的理論，現在都還無法預料。

因此相信或者不相信戴森球，戴森球能不能真的建設成功，也完全可以仁者見仁智者見智，沒有必要過於糾結。對這個問題，各位如何看？歡迎討論點評。

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